背景

近期，本人在学习NS3的时，需要对能耗进行记录分析。此外，由于只需要统计传输方面的能耗，因此一开始本人将休眠时的电流、闲置时的电流置为0，但结果是最后传输方面的输出为0。接着，下面将对此进行实验分析。

代码

本次的实验所使用的，为多设备，传输模块。具体的网络拓扑图如下：

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m1 m2 m3 m4 ….
丨 丨 丨 丨 10.1.1.0\24

r1 r2 r3 r4 ….
丨 丨 丨 丨 10.1.2.0\24

d1 d2 d3 d4 …

transmission way: wireless (Wi-Fi)

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关于能量模型的代码如下：

// Energy model
BasicEnergySourceHelper basicSourceHelper;

// configure energy source
basicSourceHelper.Set ("BasicEnergySourceInitialEnergyJ", DoubleValue (100));

// install energy consumption model
double txPowerW = pow (10, txpower/10-3);
EnergySourceContainer mobileEnergy = basicSourceHelper.Install (mobileNode);
EnergySourceContainer relayEnergy = basicSourceHelper.Install (relayNode);
EnergySourceContainer destinationEnergy = basicSourceHelper.Install (destinationNode);
WifiRadioEnergyModelHelper radioEnergyHelper;
radioEnergyHelper.Set ("TxCurrentA", DoubleValue (txPowerW/0.3));
radioEnergyHelper.Set ("SleepCurrentA", DoubleValue (0));
radioEnergyHelper.Set ("IdleCurrentA", DoubleValue (0));

DeviceEnergyModelContainer mobileEnergyDevice = radioEnergyHelper.Install (mobileDevices, mobileEnergy);
DeviceEnergyModelContainer relayEnergyDevice = radioEnergyHelper.Install (relayDevices, relayEnergy);
DeviceEnergyModelContainer _relayEnergyDevice = radioEnergyHelper.Install (_relayDevices, relayEnergy);
DeviceEnergyModelContainer destinationEnergyDevice = radioEnergyHelper.Install (destinationDevice, destinationEnergy);

其中导致传输方面的消耗为0主要是下面的代码导致：

radioEnergyHelper.Set ("IdleCurrentA", DoubleValue (0));

上述结论由本人做实验得出结果。

下面，本人将对此进行实验，验证上述结果的准确性。

实验

能耗方面变量

作为缺省值，我们设定SleepCurrentA=0.000001，设定IdleCurrentA=0.000001。

• 实验1：设置设备休眠下的能耗为0，即SleepCurrentA=0

实验结果：

End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 0 is 1.1471 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 1 is 1.07598 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 2 is 1.2189 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 3 is 1.28972 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 4 is 1.34537 J

• 实验2：设置闲置状态下设备的能耗为0，即IdleCurrentA=0

实验结果：

End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 0 is 0 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 1 is 0 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 2 is 0 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 3 is 0 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 4 is 0 J

可以看出，闲置状态下，设备的能耗为0，导致传输方面的能耗为0，具体原因不详。接着进行实验，判断闲置状态的电流大小对实验是否有影响。

• 实验3：为方便测量，下面将IdleCurrentA设为0.001，并将另一个参数设置为0

实验结果：

End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 0 is 1.17692 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 1 is 1.10574 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 2 is 1.24849 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 3 is 1.3192 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 4 is 1.37489 J

• 实验4：同时，进行对照组实验，将实验2中SleepCurrentA设置为0.001，并将另一个参数设置为0

实验结果：

End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 0 is 0 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 1 is 0 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 2 is 0 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 3 is 0 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 4 is 0 J

为直观分析，本文将上述实验整理形成表格如下：

SleepCurrentA\IdleCurrentA	0	0.000001	0.001
0	0	4.78735	6.21796
0.000001	0	6.07692	6.22524
0.001	0	6.07692	6.22524

结论1：因此，到此可以得出本文的第一个结论，将SleepCurrentA设置为0不会导致结果的异常，而将IdleCurrentA设置为0会导致结果的异常（传输方面的能耗为0）。

为判断闲置时的能耗产生是否对结果产生影响，因此，本文通过实验2与实验4进行对照。从结果可以看出，将IdleCurrentA扩大10k倍的情况下，能耗方面的消耗不是呈现10k倍左右的增长。与实验2相比，当闲置能耗提高10k倍时，总能耗只提升30%。因此，我们可以有以下结论：

结论2：影响能耗方面不止有闲置状态下的能耗，还有其他因素的产生。

传输方面

作为缺省值，我们假设每个设备传输的数据量大小为：$1024\times 1000\times 5 Bytes= 5000kb=4.88mb$。此外，由于睡眠时的能耗置为0由上述结果发现没有影响，因此我们将其置为0，即SleepCurrentA=0，减少其他方面的干扰。此外，IdleCurrentA=0.01。

• 实验5：对照实验，我们在不改变现有条件下进行实验。

实验结果：

End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 0 is 1.17692 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 1 is 1.10574 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 2 is 1.24849 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 3 is 1.3192 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 4 is 1.37489 J

• 实验6：将数据量大小设置为实验5的2倍，即$10000kb=9.76mb$$。

实验结果：

End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 0 is 2.00079 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 1 is 1.9074 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 2 is 2.06705 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 3 is 2.14267 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 4 is 2.20612 J

• 实验7：将数据量大小设置为实验5的3倍，即$15000kb=14.64mb$。

End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 0 is 2.82119 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 1 is 2.72762 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 2 is 2.9038 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 3 is 2.96692 J
End of Simulation (11s) Total energy consumption by device 4 is 3.04899 J

从结果可以看出，当数据量大小变为现有大小的2倍时，所产生的能耗比原先（实验5）提升65.83%；而当数据量大小变为现有大小的3倍时，所产生的能耗比元素（实验5）提升132.42%。因此，我们可以看出。在实验5-实验7中，数据量的大小是影响传输方面的主要因素。

因此我们有以下的结论：

结论3：闲置状态下的能耗只影响实验的一部分能耗，而任务传输的总能耗则是影响更大的一个。此外，当数据量越大时，闲置状态下的能耗占比越小。

从结论3，我们可以得出下面的推论1。

推论1：随着数据量大小的提升，闲置状态下的能耗影响占比逐渐下降。

接着，我们将IdleCurrentA变为0.0000001。进行实验，结合实验5-实验7，本文得到以下的表格。

data size \ idleCurrentA	0.0000001	0.01
$4.88mb$	5.97692	6.22525
$9.76mb$	10.17734	10.32403
$14.64mb$	14.32345	14.46852

增设实验

通过前面的实验分析，我们在确定data size和闲置状态的能耗对实验结果有比较大的影响下。重新进行一些额外实验，对睡眠时的电流分析进行考虑。可得出以下结果。

data size \ SleepCurrentA	0	0.01	10
$4.88mb$	5.97692	6.07692	6.07692
$9.76mb$	10.17734	10.17734	10.17734
$14.64mb$	14.32345	14.32345	14.32345

结论

为实验结果的准确性，我们通常是希望将闲置的电流置为0，以及睡眠时的电流置为0。然而，由实验结果可知，当闲置状态下的电流为0时，整个传输能耗出现错误（结果为0）。

因此，为解决上述问题，本文通过实验得出以下可解决方案：

1、将ideaCurrentA设置为足够小，从而减小ideaCurrentA对整个实验结果的影响。

2、在可允许的范围内将传输的数据量增大，增大数据量大小在实验的比重。

3、将sleepCurrentA设置为0，当SleepCurrentA开始增长时，消耗的能量开始增长，随后迅速趋于水平。即之后随着SleepCurrentA的增长，消耗的能量不再增长。